Soutenance de thèse de Marion GIL
Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : OPTIQUE, PHOTONIQUE ET TRAITEMENT D'IMAGE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
cornée,diffusion lumineuse,efficacité médicamenteuse,,
Keywords
cornea,diffusion,medicinal efficiency,,
Titre de thèse
Rétrodiffusion lumineuse pour le diagnostic précoce et le suivi de pathologies du stroma corneen: étude expérimentale ex vivo et en modélisation
Characterization of the corneal transparency: diffusion, imaging and modeling - Metrology by bright diffusion for the qualification of medicinal efficiency.
Date
Mardi 21 Mai 2019
à 10:00
Adresse
Cerimed
27 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille
Amphithéâtre CERIMED
Jury
Directeur de these | Mme Carole DEUMIE | ECOLE CENTRALE DE MARSEILLE |
Examinateur | Mme Gaëlle GEORGES | Ecole Centrale Marseille |
Examinateur | M. Louis HOFFART | APHM |
Examinateur | M. Gaël LATOUR | Paris Sud |
Rapporteur | Mme Christine ANDRAUD | Centre de recherche sur la conservation |
Rapporteur | M. Stéphane SERFATY | Université Cergy Pontoise |
Résumé de la thèse
Ce travail est consacré à létude expérimentale et numérique de la lumière diffusée angulairement résolue par des greffons cornéens humains pour le suivi de pathologies ou pour le diagnostic précoce.
La cornée est un tissu très particulier dans le corps humain de par sa propriété de transparence. Elle est liée à de faibles pertes par diffusion et par absorption. Ce faible niveau de diffusion, lié principalement à une structure très organisée du volume cornéen, va croitre dans des cas pathologiques où la microstructure de la cornée est perturbée. Ce travail sintéresse principalement au cas dun dysfonctionnement du mécanisme permettant de réguler lhydratation de la cornée et où un dème se développe. Les modifications du volume cornéen interviennent progressivement à différentes échelles du tissu jusquà une modification macroscopique de lapparence de la cornée qui sopacifie. Ce travail propose détudier la lumière diffusée angulairement résolue, loin de la direction spéculaire, pour les grands angles de diffusion supérieurs à 35°, dans le demi-espace réfléchi.
Dans un premier temps, nous montrons que cette approche permet une plus grande sensibilité que lanalyse de la lumière diffusée proche de la direction spéculaire utilisée dans les outils classiques dexamen de la cornée. Ceci lui permet de détecter des modifications du volume cornéen indétectables avec dautres systèmes.
Dans un second temps, nous évaluons le potentiel du suivi de lintensité diffusée dans différents domaines dapplications. Nous montrons ainsi que la mesure de la diffusion permet de détecter une modification du tissu avant que lépaisseur de la cornée naugmente. Puis nous montrons lintérêt de cet outil pour évaluer lefficacité de collyres anti démateux ou des constituants le composant. Enfin, nous présenterons en quoi cette mesure peut être utilisée comme un critère supplémentaire du tri des greffons cornéens en banque des tissus.
Dans un dernier temps, nous proposons en simulation une méthode de diagnostic précoce qui permet de déterminer le taux de désorganisation du volume cornéen à léchelle dune dizaine de nanomètre. Cette approche est basée sur la variation spectrale de la diffusion aux grands angles. Elle permet denvisager une nouvelle méthode de diagnostic de ldème dès les premiers stades.
Thesis resume
This work presents the experimental and numerical study of angular resolved scattered light by human corneal grafts for the monitoring of pathologies or for early diagnosis.
The cornea is a very particular tissue in the human body due to its transparency property. It is related to low scattering and absorption losses. This low level of scattering, mainly related to a highly particular organized structure of corneal bulk, will increase in pathological cases where the microstructure of the cornea is disturbed. This work focus particularly on the dysfunction of the mechanism that regulates corneal hydration and where edema develops. Changes in corneal bulk occur gradually at different scales of the tissue until a macroscopic change. In this work we propose the study of the angular resolved scattered light, far from the specular direction, for large scattering angles greater than 35 °, in the reflected half-space.
First, we show that this approach allows a greater sensitivity than the analysis of scattered light close to the specular direction used in conventional corneal examination tools. The method grant access to information on corneal bulk changes that is undetectable for other systems.
In a second step, we evaluate the potential of the monitoring of the intensity scattered in different fields of applications. We demonstrate how scattering measurement can detect tissue changes before any corneal thickness increase. Then, we show the interest of this tool to evaluate the efficiency of anti-edematous eye drops or constituents composing it. Next, we will present how this measurement can be used as an additional criterion for sorting corneal grafts in a tissue bank.
Finally, we propose in simulation an early diagnosis method that allows us to determine the rate of corneal bulk disorganization at a scale of ten nanometers. This approach is based on the spectral variation of the scattering. It allows us to consider a new method for diagnosing edema at earliest stages.